Eine kurze Geschichtedes Drahtseils

Eine kurze Geschichte des Drahtseils

1 Die Verwendung von Seilen in frühen Kulturen 2

2 Seile im Mittelalter 3

3 Das Albertseil 4

4 Litzen mit Kerndraht 8

5 Mehrlagige Litzen 8

6 Die Parallelschlaglitze 9

7 Hochfester Stahldraht 12

8 Die Vorformung 13

9 Das Gleichschlagseil 14

10 Das vollverschlossene Seil 16

11 Das Flachlitzenseil 17

12 Das drehungsarme Drahtseil 17

13 Doppeltparallelseile 18

14 Drahtseile aus verdichteten Litzen 18

15 Die Kunststoffzwischenlage 19

16 Die Zukunft des Drahtseils 19

17 Literatur 20

von Dipl.-Ing. Roland Verreet

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1 Die Verwendung von Seilen in frühen Kulturen

Seile aus Tierhäuten, Haaren oder pflanzlichen Materialien gehören zu den frühestenErrungenschaften der menschlichen Zivilisation. Die ältesten Darstellungen von Seilenwerden auf etwa 12000 bis 9000 vor Christus datiert. In Finnland gefundene Überrestevon Seilen werden der Mittelsteinzeit (9000 -3000 vor unserer Zeitrechnung) zugeord-net, in Ägypten ausgegrabene Seile aus Kamelhaar sind über 4000 Jahre alt.

Einige Wandmalereien in Ägypten aus der Zeit um etwa 2000 v. Chr. zeigen dieHerstellung von Seilen aus Papyrus, Leder oder Palmenfasern (Bild 1).

Bild 1: Seilherstellung in Ägypten 2000 v. Chr.

Bild 2: Seilanwendung in Ägypten 2000 v. Chr.

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Bild 3: Das Aufrichten des Obelisken auf dem Petersplatz 1586

Die Seile wurden zur Herstellung von Fischernetzen und Fallen, aber auch zumHeben und Ziehen von schweren Lasten benutzt.

Bild 2 zeigt etwa 200 Menschen, die mit Hilfe von 4 Seilen einen Schlitten mit einergroßen Statue ziehen. Ein Mann gießt eine Flüssigkeit vor den Schlitten, um dieReibung zu reduzieren. Die Statue selbst ist mit gespannten Seilen gesichert.

2 Seile im Mittelalter

Die Kunst der Seilherstellung wurde bereits sehr früh perfektioniert und dann fastzweitausend Jahre lang kaum verändert, so daß noch vor etwa 200 Jahren Seile nachgenau den gleichen Verfahren hergestellt wurden wie zu Beginn unserer Zeitrechnung.

Leonardo da Vinci, das technische Genie des 15. und 16. Jahrhunderts, zeichnete 2Maschinen zur Herstellung von Seilen, die aber, wie viele seiner Erfindungen, niegebaut wurden. In seinem Werk findet sich auch eine Zeichnung eines Ziehsteines zurFertigung von Eisendraht, der die Herstellung von Drahtseilen ermöglicht hätte.

Agricolas berühmtes Werk „De re metallica“ von 1556 dokumentiert eindrucksvolldie Bedeutung des Seils als Fördermittel in den Bergwerken seiner Zeit.

Im Jahre 1586 läßt der päpstliche Baumeister Frederico Fontana einen Obelisken aufdem Petersplatz in Rom aufstellen. Nach monatelangen Planungen wird der 327tschwere Stein in einer großartig konzertierten Aktion von über 900 Menschen und 75Pferden mit Hilfe einer großen Zahl von Seilzügen aufgerichtet (Bild 3).

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Die Erfindung des Drahtseils hat es ermöglicht, Mobilkrane mit weit mehr als 1000tHubkraft zu bauen, und das Versetzen von einigen hundert Tonnen schweren Bauteilengehört heute zu den Routineaufgaben jeder größeren Kranverleihfirma.

3 Das Albertseil

Zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurden im Bergbau sowohl Hanfseile als auchEisenketten als Fördermittel eingesetzt. Hanfseile waren teure Importartikel undkonnten nur in trockenen Schächten eingesetzt werden. Eisenketten hingegen warennicht sehr betriebssicher, da das sprichwörtliche Versagen nur eines Kettengliedes denAbsturz der Last zur Folge hatte.

Bergrat Albert in Clausthal (Bild 7) bemühte sich in den Jahren von 1824 bis 1834ständig um Verbesserungen in der Schachtförderung. Er erkannte den Vorteil desFaserseils, in dem die lasttragenden Elemente parallelgeschaltet sind; er sah aber auchden Vorteil der höheren Materialfestigkeit der Kette. Sein Versuch, die Vorzüge derbeiden Hebemittel zu vereinen, markiert die Geburtsstunde des Drahtseils.

Zu Alberts Zeiten war die Herstellung von Eisendrähten sehr aufwendig. KleineEisenklumpen wurden zunächst durch Hämmern in eine längliche Form gebracht unddann jeweils nach Anspitzen eines Endes in aufeinanderfolgenden Ziehvorgängendurch immer kleiner werdende Bohrungen eines Zieheisens (Bild 4) gezogen, bis sieden gewünschten Durchmesser aufwiesen.

Viele Drahtzieher verbrachten damals ihren Arbeitstag auf einer Schaukel: Nach-dem sie diese in Schwingung versetzt hatten, ergriffen sie mit einer Zange das aus demZieheisen herausschauende Drahtende und zogen es mit Hilfe der in der Bewegunggespeicherten Energie ein Stück weiter heraus. Hierbei wurde die Schaukel natürlichstark abgebremst, so daß sie wieder neu in Schwingung versetzt werden mußte, bis sichdieser Vorgang wiederholen konnte.

Bild 4: Zieheisen

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Weniger mühsam war die Drahtherstellung, wenn Wasserkraft für den Antrieb einerZiehbank zur Verfügung stand. Eine typische Ziehbank bestand aus einer Ablauf-krone, einem Zieheisen und einer angetriebenen Zugtrommel (Bild 5).

Heute hat der Hartmetallziehstein das Zieheisen und der Gleichstrommotor dasWasserrad ersetzt. Auch führen moderne Maschinen in einem Arbeitsgang mehrereZugfolgen unmittelbar hintereinander durch, wobei die bei der Drahtumformungfreiwerdende Wärme durch ein Kühlsystem abgeführt wird. Aber im Prinzip bestehenmoderne Drahtziehmaschinen immer noch aus den gleichen Komponenten wie zuOberbergrat Alberts Zeiten.

Bild 5: Ziehbank

Das erste Drahtseil der Weltgeschichte hatte einen Durchmesser von 18mm. Esbestand aus drei Litzen zu je vier Drähten von etwa 3,50mm Durchmesser (Bild 6) undwurde von Hand verseilt. Es wurde am 23. Juli 1834 im 484m tiefen Schacht der GrubeCaroline bei Clausthal erprobt und arbeitete zur vollen Zufriedenheit seines Erfinders.Es hatte die sechsfache Tragkraft eines Hanfseiles gleichen Durchmessers und dievierfache Tragkraft einer achtmal so schweren Kette. Auf der Seiltrommel nahm esnur ein Drittel des Raumes ein, den eine Kette benötigte.

Der wichtigste Vorteil für die Betreiber lag allerdings in der Tatsache, daß eindrohendes Versagen des Hebemittels sich durch einzelne Drahtbrüche ankündigte. Sokonnte eine schadhafte Stelle durch Spleißen ausgebessert oder das Drahtseil rechtzei-tig vor einem Versagen abgelegt werden.

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Während seit Menschengedenken alle Faserseile in Kreuzschlag verseilt wordenwaren, wählte Julius Wilhelm Albert für sein Drahtseil den Gleichschlag. Hierdurcherreichte er, daß die Drähte außen günstige Auflageverhältnisse auf den Umlenkrollenhatten und an den Stellen im Seilinneren, wo sie die Nachbarlitzen berührten, parallelzueinander lagen. Das erste Drahtseil der Weltgeschichte war also völlig frei vonDrahtüberkreuzungen!

Bild 6: Das Albertseil

Im Albertseil bestanden alle Drähte aus dem gleichen Vormaterial. Sie hatten dengleichen Durchmesser, die gleichen Herstellungsbedingungen und die gleiche Längeund Form im Seil. Zudem konnten alle Drähte des Albertseils von außen inspiziertwerden. Diese Eigenschaften unterscheiden das erste Drahtseil der Geschichte vonallen späteren Seilkonstruktionen und sichern Herrn Albert einen Ehrenplatz unter dengroßen Erfindern der Neuzeit.

Wilhelm August Julius Albert wurde am 27. Januar 1787 in Hannover als Sohn desBürgermeisters J. Albert geboren. Von 1803 bis 1806 studierte er Rechtswissenschaftan der Universität Göttingen. Im Jahre 1806 erhielt er eine Anstellung am Bergamt inClausthal. Dank seines großen Könnens wurde er im Jahre 1807 juristischer Beraterund im Jahre 1808 Vorsitzender des Bergamtes. Im Jahre 1812 wurde Albert der Titeleines Bergrates und im Jahre 1835, nach seiner bahnbrechenden Erfindung, der einesOberbergrates verliehen. Nach schwerer Krankheit verstarb Albert in der Nacht vom4. zum 5. Juli 1846 im Alter von noch nicht 60 Jahren.

Albert hat den Aufbau des ersten Drahtseils und die Vorgehensweise bei derSeilherstellung sowie seine Erfahrungen bei der Erprobung ausführlich in seinem

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Beitrag „Die Anfertigung von Treibseilen aus geflochtenem Eisendrath” in der damalsführenden Bergbauzeitschrift “Karstens Archiv” beschrieben und es somit Interessen-ten in aller Welt ermöglicht, Seile gleichen Aufbaus ohne eigene Versuche herzu-stellen. Er führte auch die ersten Dauerbiegeversuche an Drahtseilen durch und wiesden Weg zu 4-litzigen und 6-litzigen Seilen.

Seine Versuche waren die ersten jemals an Maschinenelementen durchgeführtenErmüdungsversuche. Oberbergrat Albert gilt daher als Begründer der Betriebs-festigkeitslehre. Die Einführung der Faserseele und die qualitativen und preislichenVerbesserungen, die eine maschinelle Verseilung der Drahtseile erbrachte, führten zueiner sehr schnellen Verbreitung des Drahtseils in Europa und Nordamerika.

Bild 7: Oberbergrat Albert, der Erfinder des Drahtseils

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4 Litzen mit Kerndraht

Die Forderung nach höherer Bruchkraft und höherer Flexibilität der Drahtseile führtezwangsläufig zur Entwicklung von Seilen mit höherer Drahtzahl. Man entwickelteLitzen mit 6 statt 4 Außendrähten, die um einen Kerndraht gleichen Durchmessersverseilt wurden (Bild 8).

Hierdurch wurde die Erfindung von Oberbergrat Albert aber teilweise verschlechtert:Der Kerndraht lag gestreckt in dieser Litze, während die übrigen Drähte eine Schrau-benlinie formten. Somit hatten die Seilelemente unterschiedliche Längen und eineunterschiedliche Form im Seil. Auch konnten nicht mehr alle Drähte inspiziert werden:der Kerndraht blieb immer verdeckt.

5 Mehrlagige Litzen

Der nächste Schritt bestand in der Einführung mehrlagiger Litzen. Um eine Litze aus1 + 6 Drähten wurde eine weitere Drahtlage von zwölf Drähten gleichen Durchmessersverseilt (Bild 9). Um eine möglichst gleichartige Belastung aller Elemente zu erzielenachtete man darauf, daß die Drähte dieser weiteren Lage genau die gleiche Längeerhielten wie die Drähte der ersten Lage. Dies war genau dann der Fall, wenn dieDrähte beider Lagen unter dem gleichen Winkel zur Litzenachse verseilt wurden.

Leider erzeugte man durch diese Wahl der Schlaglängen unzählbare Drahtüber-kreuzungen in den Litzen, die infolge hoher lokaler Pressungen zu einem frühzeitigenVersagen der Drähte führten. Somit bewirkte auch dieser Entwicklungsschritt zumTeil eine Verschlechterung der Erfindung Alberts, ohne daß man sich allerdings dieserTatsache bewußt gewesen wäre.

Bild 9: Litze 1 + 6 + 12 DrähteBild 8: Litze 1 + 6 Drähte

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6 Die Parallelschlaglitze

Die wohl wichtigste Weiterentwicklung des Drahtseils war die Erfindung der Parallel-schlaglitze durch Tom Seale im Jahre 1884. Tom Seale war der Direktor der Cable Cardes Gouverneurs von Kalifornien, Leland Stanford. Diese Bahn, die California StreetLine, ist heute noch in Betrieb.

Bild 10: San Francisco Cable Car

Die großen Steigungen der Straßen von San Francisco ließen es nicht zu, daß dieStraßenbahnen von Pferden gezogen wurden. Auch Dampfmaschinen waren aufgrundihres großen Eigengewichtes nicht in der Lage, die Steigungen zu überwinden. Daherbenutzte man die sogenannten Cable Cars. Ihre Wagen wurden nach Bedarf anunterirdisch umlaufende, endlos gespleißte Drahtseile an- oder von diesen abge-klemmt (Bild 10).

Die größten Kostenfaktoren dieser Anlagen stellten die Drahtseile selbst und dieFolgekosten eines Seilversagens dar. Tom Seale bemühte sich daher um eine Ver-besserung der Standzeiten der Seile. Er stellte fest, daß die Drahtseile infolge innererDrahtbrüche versagten, was er zunächst auf mangelnde innere Flexibilität zurückführte.

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Tom Seale glaubte, diesen Mangel dadurch beseitigen zu können, daß er Litzen mitstarken, abriebfesten Außendrähten und dünnen, flexiblen inneren Drähten einsetzte.Er beschaffte sich Drahtmuster unterschiedlicher Durchmesser und stellte von Handverschiedene Litzenkonfigurationen her.

Bei seinen Versuchen passierte es immer wieder, daß die dickeren Außendrähte indie Täler der darunterliegenden Drahtlage fielen und dann der Schraubenlinie dieserLage zu folgen versuchten.

Seale erkannte, daß eine Litze dieser Konfiguration bei gleicher Drahtzahl in beidenLagen und im richtigen Durchmesserverhältnis der Drähte eine sehr feste undgleichzeitig sehr runde Litze ergab. Er sah auch, daß er bei paralleler Anordnung derDrahtlagen die Überkreuzungsstellen im Litzeninneren vermied.

In seiner Patentschrift aus dem Jahre 1885 schrieb er: „Dies gibt der Litze und damitdem Seil eine große Flexibilität mit Strukturfestigkeit und Kompaktheit, während dieAußendrähte auf einer vergleichsweise glatten Oberfläche liegen und nicht auf einerReihe von Graten, wie bei anderen Macharten, wo ein beachtlicher Unterschiedbesteht zwischen den Schlaglängen der Lagen und wo die Außendrähte die innerenDrähte überkreuzen.“

Tom Seale überredete einen Seilhersteller, ein Seil gemäß seiner Erfindung zufertigen. Dieses setzte er auf der von ihm betriebenen Cable Car ein. Das erste ausParallelschlaglitzen gefertigte Drahtseil erzielte eine hervorragende Lebensdauer.

Seale vergab eine Reihe von Lizenzen für seine Erfindung, die seiner Machart (Bild11) zu einer weiten Verbreitung verhalfen. Die Hersteller, die keine Lizenz erhielten,experimentierten in der Folgezeit mit verschiedenen Litzenkonfigurationen, um dasSeale-Patent zu umgehen. Die 80er Jahre des 19. Jahrhunderts wurden so zu einerexperimentierfreudigen Zeit für die Drahtseilindustrie, und die abenteuerlichsten

Bild 11: Seale-Litze

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Anordnungen wurden ausprobiert. Insbesondere reizte immer wieder der Versuch, mitnur einem oder möglichst wenigen Drahtdurchmessern auszukommen.

Nur wenige Jahre nach Seales Anmeldung erkannte James Stone, ein amerikani-scher Ingenieur der Seilerei Washburn & Moen, die Schwachstelle von Seales Patent:Seale hatte sich auf Litzen beschränkt, deren Außendrähte dicker waren als die derdarunterliegenden Lage. Stone fertigte eine konventionelle 19-drähtige Litze imParallelschlag und füllte die hierbei entstehenden Hohlräume mit Fülldrähten. DieFiller-Litze war geboren (Bild 12).

James Stone erhielt im Jahre 1889 ein Patent auf diese Litzenmachart, die heute, 100Jahre später, nach der 7-drähtigen Litze die Konstruktion mit der weltweit größtenVerbreitung sein dürfte.

Auch die Warrington-Litze (Bild 13) dürfte in den Jahren zwischen 1884 und 1890entwickelt worden sein. Ihr Erfinder ist nicht bekannt, und auch die Herkunft ihresNamens ist ungewiß. Mit einer für die damaligen Verhältnisse hinreichenden Genau-igkeit konnte die 19-drähtige Warrington-Litze aus einem Kerndraht und zwei weite-ren Drahtlagen gleichen Durchmessers gefertigt werden. Die in der Außenlageentstehenden Hohlräume konnten durch einen Draht einer zweiten Abmessung gefülltwerden.

Die älteste Zeichnung einer Warrington-Litze findet sich bereits im Notizbuch desdeutschen Auswanderers John Roebling, der sich als Erbauer der Brooklyn Bridge undals Gründer der amerikanischen Drahtseilindustrie einen Namen gemacht hat. Unterder Zeichnung der Litze (Bild 14) finden sich die Worte: „This is the true proportion.”(„Das ist die wahre Proportion.“) John Roebling starb 15 Jahre bevor Tom Seale dieParallelschlaglitze erfand. Hätte er die Bedeutung seiner Skizze erkannt, wäre er, undnicht Tom Seale, als Erfinder der Parallelschlaglitze in die Technikgeschichte eingegangen.

Bild 13: Warrington-LitzeBild 12: Filler-Litze

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Ihren Namen hat die Warrington-Litze wahrscheinlich nach der Stadt Warrington inGroßbritannien erhalten, die im 19. Jahrhundert zwei Drahtseilereien beherbergte, dieWhitecross Company und die Warrington Wire Rope Company. Die Kataloge dieserFirmen geben aber keinen Hinweis darauf, daß im 19. Jahrhundert in Warrington auchWarrington-Litzen produziert worden sind.

7 Hochfester Stahldraht

Ein weiterer Meilenstein in der Geschichte des Drahtseils war die Entwicklunghochfester Stahldrähte. Der Engländer James Horsfall erhielt im Jahre 1854 ein Patentauf eine Wärmebehandlung des Drahtes. Seine Patentschrift war ein Meisterwerk derVerschleierung, und so gelang es seinen Wettbewerbern lange nicht, sein Verfahrennachzuvollziehen. Noch heute heißt die Wärmebehandlung nach diesem geheimnis-umwitterten Patent „patentieren“.

Stahldraht für Drahtseile wurde zum erstenmal bei den Abspannseilen der East RiverSuspension Bridge eingesetzt, die man allgemein Brooklyn Bridge nennt. Die Brückewurde 1883 in Dienst gestellt und war damals das höchste Gebäude der Neuen Welt(Bild 15). Die Seile wurden in der Seilerei von John Roebling gefertigt, der, wie obenerwähnt, auch der Konstrukteur der Brücke war.

Bild 14: Warrington-Litze in Roeblings Notizbuch

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John Roebling verstarb kurz nach einem Unfall, den er auf der Baustelle erlitt. SeinSohn Washington, der bis dahin als sein Assistent gearbeitet hatte, führte die Bau-arbeiten an der Brücke fort. Als Folge seiner ständigen Aufenthalte in der Taucherglok-ke beim Bau der Brückenpfeiler erkrankte Washington Roebling an der berüchtigtenCaissonkrankheit, die ihn für den Rest seines Lebens lähmte. Von einem Zimmer mitBlick auf die Brücke beobachtete er den Baufortschritt mit einem Fernrohr. Seine Fraufungierte als Mittler zwischen ihm und der Baustelle. Sie erwarb sich auf diese Weisegroßes Fachwissen und wird heute mit zu den Baumeistern der Brücke gezählt.

Die Hängeseile der Brooklyn Bridge sind erst vor einigen Jahren nach mehr alseinhundertjähriger Standzeit ausgewechselt worden, die Tragseile sind noch immer inBetrieb.

8 Die Vorformung

Der Wechsel vom Eisendraht zum Stahldraht brachte den Drahtseilern bisher unbe-kannte Probleme: der hochfeste Stahldraht war erheblich steifer als der Eisendraht undließ sich nur schwer in eine Schraubenform bringen.

Im Jahre 1886 erhielt ein Herr Moxham ein Patent auf ein Verfahren, Litzen auf eineStange zu wickeln und ihnen so die Spiralform zu geben, die sie später in einem Seil

Bild 15: Brooklyn Bridge

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mit einem etwas größeren Kern einnehmen sollten. Die Kosten der zweifachenVerseilung dürften zu hoch gewesen sein, jedenfalls erlangte die Erfindung Moxhamskeine wirtschaftliche Bedeutung.

Die Vorformung, wie wir sie heute kennen, wurde erst in den 20er Jahren des vorigenJahrhunderts entwickelt. American Chain & Cable stand vor dem Problem, jährlich8 Millionen Endverbindungen für die Bremsseile von Autos herzustellen. Da die Seilenach dem Durchtrennen aufsprangen und aufwendig mit Abbunden gesichert werdenmußten, untersuchte die Firma die Möglichkeiten, ein derartiges Aufspringen zuvermeiden. Im Jahre 1922 entwickelte ein Angestellter der Firma mit Namen Connorden heute noch in den USA sehr gebräuchlichen Quill (Bild 16).

Im Jahre 1925 erfand ein im Auftrag von American Chain & Cable arbeitenderfreischaffender Ingenieur mit Namen Briggs eine andere Lösung des Problems: erentwickelte den Vorformkopf mit Rollen, der noch heute nahezu unverändert auf derganzen Welt eingesetzt wird (Bild 17).

American Chain & Cable vergab Lizenzen für die Technologie der Vorformung anSeilereien in aller Welt, und das Geschäft war derart profitabel, daß man die eigeneSeilproduktion aufgab und sich nur noch der Schulung der Lizenznehmer und demEintreiben der Gebühren widmete. Die Lizenzverträge sahen nämlich vor, daß derLizenznehmer für ein vorgeformtes Drahtseil einen Mehrpreis von 25% verlangenmußte, von dem er den Großteil an American Chain & Cable abzuführen hatte. DasVorformen von Drahtseilen wurde aber schnell zu einer Selbstverständlichkeit, und sostand der Seilhersteller plötzlich, wenn ein Kunde ein nicht vorgeformtes Drahtseilbestellte, vor einem Problem: Ein nicht vorgeformtes Seil, für das er weniger Gelderlösen würde, kostete ihn in der Herstellung mehr als ein vorgeformtes Seil, denn ermußte erst aufwendig den Vorformkopf aus der Maschine ausbauen. Immer mehrHersteller "vergaßen" daher im Laufe der Zeit den Vorformkopf in der Maschine.

9 Das Gleichschlagseil

John Lang war der Betriebsleiter von R. S. Newall & Co. in England. Er beschäftigtesich mit dem Verschleißverhalten von Drahtseilen und stellte fest, daß die freie Längeeines einzelnen Drahtes an der Seiloberfläche zunahm, wenn man die Drähte in denLitzen in der gleichen Richtung verseilte wie die Litzen im Seil. Er schloß hieraus, daßdeshalb auch die Pressungen in den Rollen auf eine größere Länge verteilt würden, wasden Betrag der Pressung herabsetzen und den Verschleiß reduzieren müßte.

Hier irrte John Lang, da er nicht erkannte, daß der Draht zwar eine größere freieLänge an der Seiloberfläche aufwies, dafür aber entsprechend weniger oft an derOberfläche erschien. Der Fehler sei ihm verziehen: Noch heute findet man in der Literaturvieler Firmen diese falsche Darstellung. Seine Überlegungen führten aber zur Ent-wicklung des Gleichschlagseiles, welches sich Lang im Jahre 1879 patentieren ließ.

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Sein Arbeitgeber R. S. Newall & Co. ließ sich nicht von den Vorzügen des Gleich-schlagseils überzeugen, und so wechselte John Lang zu einer Firma Craddock,welcher er das exklusive Recht übertrug, Seile nach seinem Patent herzustellen. NachJohn Langs Namen heißen diese Seile noch heute im englischsprachigen Raum LangLay, Lang´s Lay oder Langs Lay Ropes, in Deutschland Längsschlagseile.

Im Jahre 1888 verklagte G. Craddock & Co. die Whitecross Company, eine derbeiden in Warrington ansässigen Seilereien, wegen einer Verletzung des Lang-Patentes. Whitecross verteidigte sich erfolgreich durch einen Hinweis auf ein Stückeines Albertseils in einem britischen Museum. Dieses Seil war tatsächlich, wie oben

Bild 17: Vorformkopf mit Rollen von Briggs

Bild 16: „Quill“

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erwähnt, bereits 50 Jahre früher im Gleichschlag hergestellt worden. Das Wissen umden Gleichschlag war aber wohl im Laufe der Zeit verlorengegangen. Das erwähnteStück Albertseil aus dem Museum existiert leider nicht mehr.

10 Das vollverschlossene Seil

Zu den Lizenznehmern des Lang-Patentes gehörte auch die Seilerei von Sir GeorgeElliot, einem Kohlemagnaten aus Cardiff in Wales. Der Manager dieses Betriebes,Arthur Latch, beauftragte seinen Cousin, den Ingenieur Telford C. Batchelor, dieProblematik des Verschleißes von Drahtseilen zu untersuchen. Die Antwort ließ nichtlange auf sich warten: Batchelor, der bis dahin nichts mit Drahtseilen zu tun gehabthatte, erklärte kurzerhand, das Problem bestünde darin, daß die Seiler runde Drähte fürdie Seilherstellung einsetzten. Der Querschnitt der Drähte müsse so verändert werden,daß an den Verschleißstellen abgeflachte Oberflächen zu liegen kämen. Gleichzeitigkönne eine Querschnittsform gewählt werden, die den Draht im Seilverband mecha-nisch verankere.

Bild 18: Vollverschlossene Seile von Latch & Batchelor

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Das war leichter gesagt als getan. Niemand hatte bisher auch nur daran gedacht,Drähte mit anderen als runden Querschnitten zu ziehen. Schließlich war ein Zieh-werkzeug nichts anderes als eine Metallplatte mit einem runden Loch. Arthur Latchgelang es dennoch, den Sohn von James Horsfall, dem Erfinder des „patentierten“Drahtes, zu kostspieligen Versuchen zu überreden. Schließlich gelang die Herstellungvon Profildrähten, und Batchelors Idee sollte Wirklichkeit werden.

Latch & Batchelor beantragten im Jahre 1884 ein Patent auf die sogenannten „lockedcoil ropes“, die vollverschlossenen Seile. Die Illustrationen der Patentschrift zeigendie abenteuerlichsten Querschnittsformen (Bild 18).

George Elliot & Co baute eine Verseilmaschine ohne Rückdrehung, und im Jahre1885 konnten die ersten Seilmuster auf einer Erfindermesse gezeigt werden.

11 Das Flachlitzenseil

Latch & Batchelor waren mit ihren Erfolgen jedoch noch nicht zufrieden. NachFeierabend experimentierten sie mit anderen Konfigurationen, und ihre Bemühungenführten zu einer weiteren Erfindung, dem Flachlitzenseil. Das erste Seil dieser Artfertigten sie im Jahre 1887, ihre Patentschrift datiert aus dem Jahre 1888. Im Jahre1894 folgte eine weitere Verbesserung, ein Herzseil aus Dreikantlitzen.

12 Das drehungsarme Drahtseil

Die oben vorgestellten vollverschlossenen und halbverschlossenen Seile von Latch &Batchelor waren nur unter großen Schwierigkeiten zu montieren, da die Profildrähtebei der Fertigung ohne Rückdrehung verseilt werden mußten und die Seile so einensehr starken Drall erhielten. Im Jahre 1887 entwickelte Batchelor eine bahnbrechendeVerbesserung seiner eigenen Erfindung. Er verseilte seine vollverschlossenen undhalbverschlossenen Seile lagenweise abwechselnd links- und rechtsgängig. Hier-durch erreichte er, daß sich die fabrikationsbedingten Aufdrehbestrebungen derverschiedenen Lagen gegenseitig nahezu vollständig aufhoben. Die neuen Seilekonnten ohne die Gefahr des Entdrallens montiert werden und übten unter Last nahezukein Drehmoment auf die Endverbindungen aus.

Bis zur Herstellung des ersten drehungsarmen Spirallitzenseils sollten aber noch fastzwanzig Jahre vergehen. Die Firma Bruntons in Schottland begann im Jahre 1901 mitder Produktion von Drahtseilen und führte 1902 und 1903 erste Versuche durch, dasvon Latch & Batchelor entwickelte Prinzip, verschiedene Lagen gegenläufig zueinan-der zu verseilen, auf Litzenseile anzuwenden. Im Jahre 1904 wurden die erstendrehungsarmen Spirallitzenseile mit Erfolg eingesetzt. Bruntons ist heute eine derwenigen noch unabhängigen Seilereien in Großbritannien.

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13 Doppeltparallelseile

Der Parallelschlag zur Vermeidung von Drahtüberkreuzungen innerhalb der Litze war1884 von Tom Seale erfunden worden. Zu Beginn des vorigen Jahrhunderts wurde dasVerfahren auch auf das Drahtseil übertragen. Die älteste dem Verfasser bekannteVeröffentlichung über ein doppeltparallel geschlagenes Drahtseil, in dem sowohl dieDrähte in der Litze als auch die Litzen im Seil parallel verseilt wurden, ist einePatentschrift von George C. Moon aus dem Jahre 1920, deren Text allerdings vermutenläßt, daß es bereits ältere Anwendungen gegeben hat.

14 Drahtseile aus verdichteten Litzen

Im Jahre 1891 meldete Charles J. Banks aus Washington (Durham, England) einVerfahren zum Verdichten von Litzen zum Patent an. Seine Patentschrift zeigt eine ausrunden Drähten hergestellte Litze, die unmittelbar hinter dem Verlitzpunkt durch sechsZiehsteine so komprimiert wird, daß ihre Drähte sektorförmig verformt werden (Bild 19).

Bild 19: Verdichter von Charles Banks, 1891

Obwohl Banks in seiner Patentschrift bereits alle Vorteile der verdichteten Litzenerläutert, ist seiner Erfindung zunächst kein Erfolg beschieden. Wahrscheinlich istdies auf fertigungstechnische Schwierigkeiten zurückzuführen. Die Ziehsteine dürf-ten vor der Erfindung des Widiastahls den hohen Beanspruchungen beim Verdichtennicht gewachsen gewesen sein. So sollte es noch mehr als sechzig Jahre dauern, bis ein

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englischer Seilhersteller das Verfahren für die Herstellung von Spannbetonlitzenwiederentdeckte. Ende der siebziger Jahre des vorigen Jahrhunderts erschienen dannzeitgleich in Deutschland und Großbritannien die ersten Drahtseile aus verdichtetenLitzen auf dem Markt.

15 Die Kunststoffzwischenlage

Zu Beginn der sechziger Jahre des vergangenen Jahrhunderts gingen die erstenHersteller dazu über, Drahtseile für den Einsatz in stark aggressiver Umgebung miteiner Außenummantelung zu versehen. Dieser Korrosionsschutz war zwar äußerstwirkungsvoll, aber nach geltenden Normen verboten: Die Zahl der sichtbaren Draht-brüche stellt das wichtigste Ablegekriterium für Drahtseile dar, und wenn wegen einerUmmantelung diese Drahtbrüche nicht mehr gefunden werden können, ist dasDrahtseil nicht sicher (siehe auch DIN 15 020, Blatt 2, Punkt 3). Casar löste dasProblem dadurch, daß man wenigstens einen Teil des Drahtseils, nämlich die Stahlein-lage, mit Kunststoff ummantelte und somit gegen Korrosion schützte. Die Kunststoff-zwischenlage war geboren.

Erst später erkannte man die weitaus wichtigeren Vorteile dieser Zwischenlage: dieVerbesserung der Strukturstabilität des Drahtseils, die Verringerung der Pressungenzwischen Kernseil und Außenlitzen und den größeren Schutz gegen innere Draht-brüche.

16 Die Zukunft des Drahtseils

Es kann kein Zweifel daran bestehen, daß Seile aus hochfesten Fasern das Drahtseillangfristig aus vielen Anwendungsbereichen verdrängen werden. Sie sind leichter,nicht korrosionsanfällig und (zumindest einige von ihnen) überraschend ermüdungs-fest. In anderen Bereichen hingegen werden Seile aus hochfesten Fasern Drahtseilenihren Platz zumindest noch für einige Jahrzehnte nicht streitig machen können.Schließlich haben Drahtseile einen höheren Elastizitätsmodul und sind widerstands-fähiger gegen Abrieb und mechanische Beschädigungen als ihre leichtgewichtigeKonkurrenz. Im Gegensatz zu vielen Seilen aus hochfesten Fasern sind Stahlseilezudem UV - stabil und zeigen ihre Ablegereife relativ sicher an. Ihr wichtigster Vorteildürfte jedoch darin liegen, daß die Hersteller und Anwender von Drahtseilen auf dieErfahrungen von nahezu 170 Jahren Drahtseilgeschichte zurückgreifen können. DieGeschichte des Drahtseiles ist noch lange nicht zuende.

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17 Literatur

Albert, W. A. J.: Die Anfertigung von Treibseilen aus geflochtenemEisendrath. Archiv für Mineralogie, Geognosic, Berg-bau und Hüttenkunde, 1835

Forestier-Walker, E. R.: A History Of The Wire Rope Industry Of Great Britain,1952

Heilmann, Wilhelm: Über Funde von Oberharzer Eisendrahtseilen aus derZeit des Erfinders, W. A. J. Albert. Erzmetall, 1976

Ridge, I. M. L.: The development of rope. O.I.P.E.E.C. 65, 1993

Riechers, Albert: Erfindungen im Harzer Erzbergbau. Schriftenreihe: DerHarz und Südniedersachsen, 1980

Sayenga, Donald: The Birth and Evolution of the American Wire Rope Industry.First annual wire rope symposium, Denver, CO, 1980

Sayenga, Donald: Albert´s sesquicentennial. Wire Rope News, 1984

Sayenga, Donald: Tom Seale... and his amazing equallaid wire rope. WireRope News, 1982

Sayenga, Donald: The flattened strand story. Wire Rope News, 1986

Verreet, Roland: Die technischen Eigenschaften des Albertseiles — einVergleich mit modernen Seilkonstruktionen. Draht, 1985

Verreet, Roland: Das Drahtseil — Die Geschichte der Erfindung und Wei-terentwicklung. Drahtwelt 6, 1985

Der Autor: Dipl.-Ing. Roland VerreetIngenieurbüro für FördertechnikGrünenthaler Str. 40a • 52 072 AachenTel. 0241- 173147 • Fax 0241- 12982e-mail: R.Verreet@t-online.de

© 2004 PR GmbH, Aachen • Satz, Layout und Gestaltung: PR GmbH, Aachen1. Auflage, Januar 2002 • Titel- Cartoon: Rolf Bunse, PR GmbHNachdruck, auch teilweise, nur mit Genehmigung des Verfassers.

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CASAR DRAHTSEILWERK SAAR GMBHCasarstrasse 1 • D-66459 KirkelPostfach 187 • D-66454 KirkelVerkauf Inland:Tel.: + 49-(0)6841 / 8091-320Fax: + 49-(0)6841 / 8091-329E-mail: verkauf.deutschland@casar.deVerkauf Export:Tel.: + 49-(0)6841 / 8091-350Fax: + 49-(0)6841 / 8091-359E-mail: sales.export@casar.dehttp://www.casar.de 50

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